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Mineral Liberation Analysis (MLA)

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie verfügt über zwei Rasterelektronenmikroskope (REM). Daran angeschlossen sind jeweils zwei Detektoren für eine energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS). Alle REMs sind mit der Software MLA-Suite der Firma FEI ausgestattet. Sie dienen einer schnellen, ortsaufgelösten, automatischen, petrographischen Analyse von festen Proben.


Ausstattung

  • Rasterelektronenmikroskope: FEI Quanta 650 MLA-FEG
  • Detektoren: Bruker Quantax X-Flash 5030 EDS-Detektoren
  • MLA-Suite der Firma FEI

Anwendung

  • Effizientes Werkzeug für die unterschiedlichsten Anwendungsgebiete, unter anderem in Geowissenschaften, Erkundung, Aufbereitung, Materialwissenschaften oder Chemie
  • Analysemethode für eine breite Palette an natürlichen und künstlichen Materialien
  • Sowohl qualitative als auch quantitative Analyse möglich
  • Schnelle und breite Erfassung von Oberflächen

Kennwerte

  • Nicht-destruktiv
  • Geringe Nachweisgrenzen (10-3 g/g (B - U)) für gebräuchliche Mineralphasen und Materialien (nur wenige Partikel pro Probe, >1 µm)

Probenanforderungen

  • Fest, kohlenstoffbedampft und vakuumstabil
  • Probentypen:
    • Rundpräparate 25, 30 oder 40 mm
    • Dünn- und Dickschliffe 28 x 48 mm
    • Einzelproben 15 x 15 cm

Einschränkungen

  • Keine Unterscheidung zwischen Mineralen mit gleicher chemischer Zusammensetzung aber unterschiedlicher Kristallstruktur (z.B. Pyrit-Markasit)
  • Minimale detektierbare Korngröße liegt bei ~1 µm
  • Keine Detektion von H, He, Li, Be, B
  • Eine stark raue Probenoberfläche kann zu Problemen führen

Alternative Methoden


Ausgewählte Publikationen

  • Bachmann, K., Frenzel, M., Krause, J., Gutzmer, J. (2017)
    “Advanced Identification and Quantification of In-Bearing Minerals by Scanning Electron Microscope-Based Image Analysis”, Microscopy and Microanalysis, 23(3), 527-537
    DOI-Link: 10.1017/S1431927617000460
  • Kern, M., Möckel, R., Krause, J., Teichmann, J., Gutzmer, J. (2017)
    “Calculating the deportment of a fine-grained and compositionally complex Sn skarn with a modified approach for automated mineralogy”. Minerals Engineering 
    DOI-Link: 10.1016/j.mineng.2017.06.006, press
  • Kostudis, S., Bachmann, K., Kutschke, S., Pollmann, K., Gutzmer, J. (2015)
    “Leaching of copper from Kupferschiefer by glutamic acid and heterotrophic bacteria”. Minerals Engineering, 75, p.38-44
    DOI-Link: 10.1016/j.mineng.2014.12.035
  • Minz, F.E., Bolin, N-J., Lamberg, P., Bachmann, K., Gutzmer, J., Wanhainen, C. (2015)
    “Distribution of Sb minerals in the Cu and Zn flotation of Rockliden massive sulphide ore in northcentral Sweden”. Minerals Engineering, 82., p.125-135
    DOI-Link: 10.1016/j.mineng.2015.03.007

Funktionsweise

Die MLA-Software kombiniert Informationen von Rückstreuelektronen (BSE)-Bildern mit den charakteristischen EDS-Spektren des Probenmaterials. Für die Aufnahme von BSE-Bildern rastert ein Elektronenstrahl eine möglichst glatte Probenoberfläche ab. Die Software separiert dann die zu untersuchenden Partikel vom Rest des Bildes. Sie nimmt je nach Messbedingungen ein oder mehrere EDS-Spektren zur Bestimmung der unterschiedlichen Materialphasen auf. Dabei wird ein Elektronenstrahl mit einer Anregungsspannung von 15 - 25 keV bei 10 nA Probenstrom und einer möglichst hohen Zählrate genutzt, um kurze Messzeiten (4 - 10 ms) pro Messpunkt und somit einen hohen Probendurchsatz zu erreichen.

Grundlagen

  • Fandrich, R., Gu, Y., Burrows, D., Moeller, K. (2007) „Modern SEM-based mineral liberation analysis“. International Journal of Mineral Processing, 84, pp. 310-320.
  • Gu, Y. (2003) “Automated Scanning Electron Microscope based Mineral Liberation Analysis”. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering, 2, pp. 33-41.

Eisen-Erz aus der Lagerstätte Kiirunavaara in Schweden - 1) Auflicht, 2) MLA, 3) BSE

Eisen-Erz aus der Lagerstätte Kiirunavaara in Schweden - Vergleich zwischen 1) Auflicht, 2) MLA und 3) BSE-Aufnahmen

Foto: Kai Bachmann